音響放大器設(shè)計(jì)

2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心1音響放大器2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心1實(shí)驗(yàn)九2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過對(duì)低頻集成功率放大電路的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，掌握功率放大器的工作原理；2.熟悉線性集成組件的正確選用和外圍電路元件參數(shù)的選擇方法；3.掌握集成低頻功率放大器特性指標(biāo)的測量方法。2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心22023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心3二、相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

在電子系統(tǒng)中，模擬信號(hào)被放大后，往往要去推動(dòng)一個(gè)實(shí)際的負(fù)載。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推動(dòng)一個(gè)實(shí)際負(fù)載需要的功率很大。能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器。2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心4電壓放大：不失真地增大輸出信號(hào)電壓幅度，以驅(qū)動(dòng)功放。功率放大：以輸出功率為重點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。電壓放大和功率放大有不同的特點(diǎn)及指標(biāo)要求，在多級(jí)放大器中，電壓放大器處于前置級(jí)和中間級(jí)，而功率放大處在末級(jí)（也可能包括末前級(jí)），以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。功率放大器實(shí)質(zhì)上也是能量轉(zhuǎn)換電路，它的主要特點(diǎn)就是工作在大信號(hào)狀態(tài)下。2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心51.主要指標(biāo)（1）輸出功率Po：功率放大器在輸出不失真的情況下給出最大的交流輸出功率Po。（2）效率η：功率放大器的效率定義為功率放大器的輸出信號(hào)功率Po直流電源供給功率放大器功率PE之比,用η表示，即：2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心6（3）非線性失真：功率放大器為了獲得足夠大的輸出功率，需要大信號(hào)激勵(lì)，從而使信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍往往超出晶體管的線性區(qū)域，導(dǎo)致輸出信號(hào)失真。因此減小非線性失真，成為功率放大器的又一個(gè)重要問題。概括起來說，要求功率放大器在保證晶體管安全運(yùn)用的情況下，獲得盡可能大的輸出功率、盡可能高的效率和盡可能小的非線性失真。2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心72.集成功放電路目前集成功放電路已大量涌現(xiàn),其內(nèi)部電路一般均為OTL或OCL電路,集成功放除了具有分立元件OTL或OCL電路的優(yōu)點(diǎn)外,還具有體積小、工作穩(wěn)定可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn),因而獲得了廣泛的應(yīng)用。2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心8LM386是一種低電壓通用型低頻集成功放。該電路功耗低、允許的電源電壓范圍寬、通頻帶寬、外接元件少,廣泛用于收錄機(jī)、對(duì)講機(jī)、電視伴音等系統(tǒng)中。3.LM386R1VD22反相輸入15kΩV150kΩV5V2150Ω7旁路15kΩ8R21.35kΩ1V6V4V315kΩR3350kΩ同相輸入VD1＋ECV7V965輸出4地V10增益設(shè)定I2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心10當(dāng)1、8腳開路時(shí),負(fù)反饋?zhàn)钌?電壓放大倍數(shù)最小,此時(shí)Auf=20。當(dāng)1、8腳間接入10μF電容時(shí),

內(nèi)部1.35kΩ電阻被旁路,負(fù)反饋?zhàn)钊?電壓放大倍數(shù)最大,此時(shí)Auf=200（46dB）。當(dāng)1、8腳間接入電阻R和10μF電容串聯(lián)支路時(shí),

調(diào)整R可使電壓放大倍數(shù)Auf在20～200間連續(xù)可調(diào),且R越大,放大倍數(shù)越小。R1VD22反相輸入15kΩV150kΩV5V2150Ω7旁路15kΩ8R21.35kΩ1V6V4V315kΩR3350kΩ同相輸入VD1＋ECV7V965輸出4地V10增益設(shè)定I2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心12LM386典型應(yīng)用電路圖

uiR1C1324C27EC610μF18R25C3R3C4RLLM386－＋LM386的典型應(yīng)用電路如圖所示。

page572023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心135腳輸出:R3、C3構(gòu)成串聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，與呈感性的負(fù)載（揚(yáng)聲器）相并,最終使等效負(fù)載近似呈純阻,以防止高頻自激和過壓現(xiàn)象。7腳旁路:外接C2去耦電容,用以提高紋波抑制能力,消除低頻自激。1、

8腳設(shè)定電壓增益:其間接R2、10μF串聯(lián)支路,R2用以調(diào)整電壓增益。當(dāng)R2=1.24kΩ時(shí),Auf=50。2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心14為了盡可能抑制高頻自激，需要盡量加深負(fù)反饋10歐姆旁路主要用于濾除高頻干擾，這里需要去掉250uF可以用100uF替代7腳可以懸空也可以接旁路電容喇叭在波形測試的時(shí)候用8歐姆電阻代替2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心15三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)音響放大器，要求實(shí)現(xiàn)話筒擴(kuò)音、音量控制、混音功能等功能。

功能要求：話筒擴(kuò)音、音量控制、混音功能

額定功率：>=0.5W(失真度THD≤10%)

負(fù)載阻抗 ：8Ω

頻率響應(yīng) ：fL≤50Hz，fH≥20kHz

輸入阻抗 ：20kΩ

話音輸入靈敏度：<=5mV2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心16三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心17三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1)話音放大器：話筒的輸出信號(hào)：<=5mV話音放大器放大倍數(shù)：>10輸入阻抗≥

20K帶寬：50Hz——20kHz電容采用10uF~50uF用信號(hào)源作為輸出時(shí)左側(cè)的4.7K上拉電阻可以不接2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心19三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2)混合前置放大器混合前置放大器的作用是將放大后的話音信號(hào)與LineIn信號(hào)混合放大，起到了混音的功能。（LineIn信號(hào)可以用一般的MP3輸出）LineIn：100mV信號(hào)如何合成：同相加法電路2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心20三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2)電路級(jí)聯(lián)直接級(jí)聯(lián)阻容耦合級(jí)聯(lián)（10~50uF）2023/2/3東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心21三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3)功率放大作用是給音響放大器的負(fù)載提供一定的輸出功率當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，希望輸出的功率盡可能的大輸出信號(hào)的線性失真盡可能的小效率盡可能的高設(shè)計(jì)指導(dǎo)——增益分配根據(jù)輸出功率要求和負(fù)載計(jì)算輸出電壓VO輸出功率：>=0.5W負(fù)載：8Ω對(duì)應(yīng)輸出電壓：Au>400LineIn：<=100mV參考方案設(shè)計(jì)指導(dǎo)——增益分配A=10A=10~20A=4前->后后->前功率放大器帶負(fù)載后，容易讓電路產(chǎn)生自激，電路級(jí)數(shù)越多越嚴(yán)重，不適合最后加入優(yōu)先搭接功率放大器再搭接混合前置放大器最后加入話音放大器搭接順序調(diào)試順序：先空載測試、再帶負(fù)載測試輸入正弦波信號(hào)，觀察輸出波形，計(jì)算放大倍數(shù)輸入信號(hào)有效值從小到大輸入信號(hào)頻率從第到高（1K~20K）功率放大器容易出現(xiàn)的問題帶負(fù)載后放大倍數(shù)略低于理論值低頻自激功率放大器調(diào)試方法大電流時(shí)，電源紋波造成的低頻干擾在電源和地之間并聯(lián)一個(gè)10uF~50uF電容并聯(lián)位置盡量靠近LM386電源口低頻自激先把其中某一個(gè)輸入接地，在另一個(gè)輸入接入100mV正弦波信號(hào)通過10~50uF電容把混合放大器與功率放大器耦合耦合后測試先空載測試、再帶載測試頻率從1K~20K增加輸入信號(hào)幅度，直到輸出有效值>2V耦合后可能會(huì)出現(xiàn)的問題放大倍數(shù)衰減很厲害：適當(dāng)增加混合放大器放大倍數(shù)，調(diào)整耦合電容容值高頻自激混合放大器調(diào)試方法高頻自激是多級(jí)放大器最容易出現(xiàn)的問題和布局、布線、接地點(diǎn)有關(guān)和級(jí)間耦合、負(fù)反饋深度有關(guān)高頻自激合理布線是完成本次實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵電路占用空間盡量小、信號(hào)從左到右盡量少用導(dǎo)線，導(dǎo)線一定要貼著面包板安裝導(dǎo)線不要交叉、信號(hào)流向一致、不要出現(xiàn)回路電源線、地線盡可能短各級(jí)電路接地點(diǎn)盡量少，正電源接入點(diǎn)、接地點(diǎn)盡可能靠近功放電路可以在各級(jí)電路的正負(fù)電源和地之間都并聯(lián)電容，保證低頻自激的盡量排除高頻自激先單獨(dú)測試，通過后再通過電容耦合到混合放大器測試話音放大器和混合放大器是否能同時(shí)工作接入3~5mV有效值正弦波信號(hào)混合放大器不用的輸入端接地觀察輸出、計(jì)算放大倍數(shù)聯(lián)合三級(jí)電路進(jìn)行調(diào)試先空載測試、再帶載測試頻率從低到高幅度從低到高，直到2V有效值以上話音放大器音調(diào)控制器的作用是控制、調(diào)節(jié)音響放大器輸出頻率的高低音調(diào)控制器只對(duì)低音頻或高音頻的增益進(jìn)行提升或衰減，中音頻增益保持不變。1KHz：0dB125Hz：+-12dB8KHz：+-12dB可調(diào)帶阻濾波器音調(diào)控制低、中頻區(qū)C4開路中頻區(qū)C2、C3電抗適中低頻區(qū)C2、C3電抗很大高頻區(qū)C2、C3短路R6控制低音增益R7控制高音增益音調(diào)控